Suchen

Gate-Treiber Signalprozessor für präzise und mehrachsige Servoantriebe

Autor / Redakteur: Aengus Murray * / Gerd Kucera

Zur Regelung von zwei oder drei Servomotoren besitzt der Signalprozessor ADSP-CM408 einen schnellen Floating-Point-Kern sowie mehrere Sets für die Motorsteuerung und Kommunikation.

Firmen zum Thema

Für hohe Produktqualität verlangen Bearbeitungsprozesse eine leistungsstarke elektrische Antriebselektronik. Mixed-Signal-Steuerungsprozessoren in der Servoantriebstechnik können die hohen Anforderungen an Dynamik und Genauigkeit der Bewegung erfüllen.
Für hohe Produktqualität verlangen Bearbeitungsprozesse eine leistungsstarke elektrische Antriebselektronik. Mixed-Signal-Steuerungsprozessoren in der Servoantriebstechnik können die hohen Anforderungen an Dynamik und Genauigkeit der Bewegung erfüllen.
(Bild: Analog Devices)

Bearbeitungszentren in Fertigungslinien für die Massenproduktion besitzen eine Vielzahl von Servoantrieben, um zur kompletten Automatisierung von Prozessen mehrere parallele Metallbearbeitungsschritte und Roboterfunktionen zu ermöglichen.

Die Herausforderung für den Maschinenentwickler besteht in der Synchronisation der Arbeits- und Bewegungsprofile mehrerer Servoantriebsachsen, um bei gleich bleibender Produktqualität den Maschinendurchsatz zu maximieren.

Bildergalerie

Die verschiedenen Regelungsfunktionen und Komponenten, die automatisierte Maschinen in einer Antriebssteuerung nutzen, zeigt Bild 1. Eine Numerische Steuerung (CNC) oder speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) regelt den Maschinenbetrieb und erzeugt für jede Servomotorachse der Maschine ein Bewegungsprofil. Jeder Servoantrieb beinhaltet mehrere Steuerschleifen zur Administration des Systemverhaltens, der elektromagnetischen Drehmomenterzeugung und der Dynamik des elektrischen Schaltkreises.

Die Leistungsfähigkeit aller Steuerungselemente ist entscheidend für den Maschinendurchsatz und die Oberflächenqualität des zu erstellenden Werkstücks. Durch CAM-Software-Tools (Computer Aided Manufacturing) entstehen Bewegungsprofile für alle Bearbeitungsvorgänge, die zur Herstellung des Endprodukts entsprechend der Produktzeichnungen und Werkstoffeigenschaften sowie den Fähigkeiten von Maschinen und Werkzeugen erforderlich sind. Die automatisierte Maschine führt diese Bewegungsprofile zur Fertigung des entsprechenden Produkts aus.

Die komplette Maschinensteuerungsfunktion beinhaltet mehrere kaskadierte Steuerschleifen. Die CNC transformiert die Bewegungskoordinaten der Maschine (x,y,z) für jede Motorachse in Bewegungsprofile. Jedes Bewegungsprofil ist durch Lage- oder Geschwindigkeitssätze definiert. Die Zeit-Synchronisation zwischen Achsen ist wichtig, da sich ein Timing-Fehler genau wie ein Positions- oder Geschwindigkeitsfehler auf die Antriebsachsen auswirkt.

Ergänzendes zum Thema
Originalbeitrag als ePaper oder im pdf-Format lesen

Dieser Autorenbeitrag ist in der Printausgabe ELEKTRONIKPRAXIS 9/2015 erschienen. Diese ist auch als kostenloses ePaper oder als pdf abrufbar.

Die Funktion der Drehzahlregelung des Servoantriebs besteht in der Berechnung des Motordrehmomentbefehls T*, der erforderlich ist, um dem Ziel-Drehzahlprofil zu folgen. Für die Präzision und Oberflächenqualität des Endprodukts ist die Genauigkeit ausschlaggebend, mit der das Schneidewerkzeug der Maschine dem Zielpfad folgen kann. Die Herausforderung bei Bearbeitungsvorgängen ist, dass der Metallscheidevorgang unstetig verläuft, das heißt die Servoantriebslast schnell variiert. Der Drehzahlregelkreis muss somit in der Lage sein, auch bei schnellen Laständerungen während der Bearbeitung eine konstante Drehzahl aufrecht zu erhalten und beim Werkzeugwechsel rasch auf Drehzahlbefehle zu reagieren.

(ID:43102344)